苔類是植物界的一個門，屬於苔蘚植物三個主要分支（苔、蘚、角苔）之一，其起源歷史可追溯至4億年前。作為一個古老的植物類群，苔類植物多樣性非常豐富，目前全世界有苔類7300餘種，隸屬15目，87科，300餘屬，其深層次系統演化關係尚有很大爭議。深圳市仙湖植物園研究團隊與合作者使用轉錄組數據重建了苔類目級骨架系統。9月8日，相關成果在線發表於國際著名期刊《Annals of Botany》上。
苔類植物石地錢。 受訪單位供圖
近年來，隨著高通量測序技術的發展，植物系統發育基因組學獲得了快速發展，轉錄組數據被廣泛應用於植物系統發育基因組學中。轉錄組是基因組的表達圖譜，數據信息量大，對其測序效率高。對於苔類植物這類基因組大小變異較大的類群，使用轉錄組數據具有較大優勢。研究人員取樣了55個苔類的轉錄組數據，覆蓋苔類15個目中的14個目，構建了1480個單拷貝核基因矩陣，首次對苔類目級系統框架進行了重建，得到了高支持的系統發育樹。
分析結果表明，陶氏苔目和裸蒴苔目聚為一支，是其他所有苔類的姐妹類群；壺苞苔目、囊果苔目、半月苔目和地錢目聚為複雜葉狀體分支；隨後溪苔亞綱、叉苔亞綱和葉苔亞綱的類群依次分化，在分析結果中隸屬於溪苔亞綱的溪苔目、帶葉苔目和小葉苔目沒有聚成單系，而是以並系的形式存在。對於長期存在爭議的毛葉苔目的系統位置，轉錄組數據強烈支持其與光萼苔目聚成一支，進而與葉苔目形成姐妹類群關係。
雖然苔類骨架系統關係獲得了高支持，其深層系統關係在單個核基因之間依然存在廣泛的衝突。此外，細胞器基因組數據與核基因組數據之間也存在衝突信號，暗示了苔類植物在演化過程中可能存在古老的雜交事件，其基因演化過程中存在不完全譜系分選的現象。之前的千種植物轉錄組計劃研究結果認為，葉苔綱的祖先可能發生了一次全基因組複製，此結論並未得到本研究支持。苔類是陸地植物中少有的在其深層演化中沒有發生全基因組複製的大分支，此現象產生的原因及其背後的意義值得進一步的探究。
該論文第一作者為深圳市仙湖植物園南亞熱帶植物多樣性重點實驗室副研究員董珊珊，通訊作者為研究員劉陽。仙湖植物園研究員張力，深圳華大生命科學研究院聯合培養研究生余進，美國康涅狄克大學教授Bernard Goffinet共同完成了該項工作。該研究還得到深圳市城市管理和執法局科研專項基金的支持。
深圳晚報記者 伊宵鴻 見習記者 魏羽辰
